数千年前宋代人没弄清楚的客星，或许又有新的答案

　　7月8日美国著名科学杂志《科学》（Science）上发表了中国科学院高能物理研究所（高能所）的最新成果——精确测量了＂标准烛光＂在超高能波段的亮度，据了解，此次科学成果是借助国家重大科技基础设施＂高海拔宇宙线观测站（LHAASO拉索）＂发现的。而这个＂标准烛光＂就是由宋朝的司天监记录的＂客星＂经千年演化而形成的著名天体——蟹状星云。那么蟹状星云有何神奇之处，竟连接了两个时代，让中国人为之上下求索，研究蟹状星云又能为我国带来哪些实在的好处？
　　蟹状星云何谓＂客星＂，为何能吸引千年后中国人的目光
　　把时间拨回1054年7月4日（宋至和元年），星空突降＂客星＂，遭遇了一次千载难逢的重大＂天象＂。客星是中国古代钦天监（官署名，职责是天象观测、制定历法）对彗星、新星或超新星的统称，意寓此类天体如客人一样偶尔出现于天空常见的星辰之间。经后代天文学家测定，这次爆发距地球6500光年，属于一次大质量恒星演化到晚期的剧烈死亡事件。经历超新星爆炸后，其残留物留下一片横行的蟹状星云，居住于金牛座。除了中国天文学家的详细记录，世界各国也有与之相关的记载存世：印度、阿拉伯、日本和朝鲜的天文学家都曾记录了这次星象。
　　首次出现＂客星＂的中国古籍
　　有存世文字见证：此客星有尖尖的光辉，并带着微红白的颜色，在这颗超新星爆发阶段，人们白天可以见到的时间长达23天，在夜晚可见的时间则持续1年10个月之久。悉数文字为超新星形成与演化的研究留下唯一可靠的证据。后世的天文学家做过如下推论：如果这颗超新星在距地球50光年的附近爆发，那么地球上所有的生命都将被其高能粒子射线所毁灭。
　　古籍上对于＂客星＂的描述
　　据LHAASO首席科学家曹臻说，蟹状星云是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体，历史上对其光谱已经进行了大量的观测研究，蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源。因此在多个波段，它被作为＂标准烛光＂，即是测量其他天体辐射强度的标尺。此次LHAASO测量了蟹状星云辐射的最高能量端能谱，第一次实现了超高能区（0.3-1.1拍电子伏）的精确测量，为＂标准烛光＂在超高能波段设定了亮度标准。这也意味着，将来要为其他天体做＂超高能波段＂的观测时，仍然需要先对标＂标准烛光＂——蟹状星云。观察蟹状星云的意义，有人凭借它获得天文观测领域的第一个诺贝尔奖
　　20世纪40年代，科学家们基本确认蟹状星云就是诞生于1054年那次壮观的超新星爆发，并且当时大部分学者指出在蟹状星云中可能有一颗中子星。他们的猜想推理如下：在恒星的核燃料耗尽后，恒星中心部分坍缩引起超新星爆发时，向中心坍缩的质量超过1.4太阳质量，而恒星质量达到约20个太阳质量时，自由电子的压力不能抵抗强大引力而继续坍缩，导致原子核破裂，电子和质子相互作用变成中子，形成中子的海洋，最后因为中子所产生的量子压力可抵抗引力而使坍缩停止，超新星爆发不仅留下了蟹状星云，同时也在星云中心形成稳定的中子星。
　　壮观的超新星爆发
　　＂天机＂总是不期而遇。1967年夏天，英国剑桥大学博士研究生乔瑟琳·贝尔和其导师休伊斯教授正在搜索天空中蟹状星云的射电闪烁信号。突然，贝尔注意到一系列的无线电流量的周期性变化，呈现间隔约为1.33 s，且有极其稳定的脉冲。后经过一系列程序认证，这便是检测到第一颗脉冲星（即转动的中子星）的记录。这一发现获得1974年度诺贝尔物理学奖，这也是天文观测第一次获得如此崇高的荣誉。
　　＂脉冲星之母＂、英国皇家爱丁堡学会会长乔瑟琳·贝尔
　　紧接着在1968年，美国天文学家使用阿雷西博射电望远镜，在蟹状星云中发现了一颗脉冲星（编号PSR B0531+21），即蟹状脉冲星，这颗便是千年前＂客星＂爆发，核燃料耗尽后留下的蟹状星云之眼，通俗易懂的说法就是＂客星＂死去，留下了脉冲星这个遗腹子。
　　美国宇航局哈勃望远镜拍摄的SN1054超新星遗迹
　　在天文学如此发达，各种高精尖仪器层出不穷的今天，1054年的宋朝＂客星＂留下的蟹状脉冲星竟然是唯一知道真实年龄的脉冲星，这也是天文学家视为标准源的多波段辐射性质完整的样本。蟹状脉冲星的已知真实年龄可以约束中子星的各种参数，定量而准确地估计其发生的物理过程，这些性质是其他脉冲星无法做到的。总之，中国古代天文学家对于人类认识宇宙做出了毋庸置疑的贡献。
　　运动中的脉冲星
　　脉冲星的转动非常稳定，可以开发为自主导航星体，意思就是宇宙飞船在远离地球也可以通过脉冲星观测来校准时间，并实施自主导航。此外，脉冲星研究的另一个重大意义是用来检验引力波。脉冲星是最为理想的候选体是双星脉冲星系统，爱因斯坦预言的引力波将使得双星系统轨道收缩，大约每年减少6 cm，这对于其30万km的轨道尺度来说，可谓变化毫厘。然而，射电望远镜可以检测到这一微小变化。引力波可谓是如今物理学界最炙手可热的研究对象，1993年和2017年度的诺贝尔物理学奖均颁给了引力波相关领域的研究，去年4月LIGO团队首次公开预警中宣布发现了第一个新的引力波信号的新闻一度冲上热搜。
　　引力波结语
　　千年前的中国宋朝天文学者和历史学家们，确凿翔实、精细描述，这才留给世界一个完整而精美的天文学记录，也是蟹状星云研究的引子。千年之后，中国人又用怎样的努力去传承这份穿越时空的回响呢？答案指向了＂天眼＂和＂拉索＂。
　　中国＂天眼＂：500 m口径球面射电望远镜（FAST）
　　位于甘孜稻城海子山的高海拔宇宙线观测站
　　2018年建立于贵州的中国＂天眼＂——500 m口径球面射电望远镜（FAST），已经不负使命地发现了40多颗新脉冲星，实现了中国天文学家零的突破。而本月亮相四川省稻城县海拔4410米的海子山的LHAASO，同样秉承着中国人追求真理，探索未知的好奇心，以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施。可以说中国人的文化自信，科学自信的重要源泉之一就在于宋朝科技成就的历史传承，今天的中国人将会用大国重器去回应千年前古人叩首问天的那份执着。